ITMI20102295A1 - METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED - Google Patents
METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20102295A1 ITMI20102295A1 IT002295A ITMI20102295A ITMI20102295A1 IT MI20102295 A1 ITMI20102295 A1 IT MI20102295A1 IT 002295 A IT002295 A IT 002295A IT MI20102295 A ITMI20102295 A IT MI20102295A IT MI20102295 A1 ITMI20102295 A1 IT MI20102295A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- solution
- corrosive
- mold
- substrate
- complex
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Patent application for industrial invention entitled:
"METODO PER LA REALIZZAZIONE DI STRUTTURE COMPLESSE SU SCALA MICROMETRICA O MANOMETRICA, E STRUTTURA COMPLESSA COSI’ OTTENUTA.” "METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON A MICROMETRIC OR MANOMETRIC SCALE, AND COMPLEX STRUCTURE OBTAINED THIS."
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione concerne un metodo per realizzare strutture complesse su su scala micrometrica o nanometrica , in particolare utilizzando un processo di corrosione e deposizione. The present invention relates to a method for making complex structures on a micrometric or nanometric scale, in particular using a corrosion and deposition process.
In particolare, il metodo in oggetto viene vantaggiosamente impiegato per nano- e/o micro-strutturare una superficie con il deposito di un materiale e/o di nano- e micro- particelle e/o precursori attraverso un singolo passaggio operativo, prevedendo l’utilizzo del processo litografico denominato Bagnamento Litograficamente Controllato (per semplicità BLC) tramite una soluzione corrosiva contemporaneamente al materiale da depositare. In particular, the method in question is advantageously used to nano- and / or micro-structure a surface with the deposition of a material and / or of nano- and micro-particles and / or precursors through a single operational step, providing for the use of the lithographic process called Lithographically Controlled Wetting (for simplicity BLC) by means of a corrosive solution at the same time as the material to be deposited.
Tecnica Nota Technique Note
Attualmente, nella lavorazione, ad esempio, dei circuiti integrati, dei dispositivi ottici, magnetici e simili, uno dei metodi operativi maggiormente noti e diffusi per la realizzazione di strutture complesse è quello litografico. Currently, in the processing, for example, of integrated circuits, optical, magnetic devices and the like, one of the best known and most widespread operating methods for the production of complex structures is lithographic.
Nella tecnica litografica, una delle fasi cruciali è quella che prevede di depositare su un substrato una pellicola sottile o film, e di generare una maschera a contatto, in modo che, in lavorazioni successive, il modello della maschera possa essere trasferito, per rimozione del materiale di cui è costituito il substrato, o per deposizione di un altro materiale sul substrato medesimo. In the lithographic technique, one of the crucial phases is that which involves depositing a thin film or film on a substrate, and generating a contact mask, so that, in subsequent processes, the model of the mask can be transferred, by removing the material of which the substrate is made, or by deposition of another material on the substrate itself.
Un processo tipico della litografia, in lavorazioni submicrometriche o nanometriche, per realizzare dettagli, consiste nel depositare un film su un supporto e, successivamente, esporre il film, con il relativo supporto, ad un fascio di particelle ad elevata energia quali elettroni, fotoni o ioni, eventualmente attraverso una maschera riportante un desiderato modello. A typical process of lithography, in submicrometric or nanometric processes, to create details, consists in depositing a film on a support and, subsequently, exposing the film, with its support, to a beam of high energy particles such as electrons, photons or ions, possibly through a mask showing a desired model.
Il citato fascio di particelle cambia la struttura chimica della zona esposta del film mentre lascia inalterata la zona non esposta. The aforementioned particle beam changes the chemical structure of the exposed area of the film while leaving the unexposed area unaltered.
Immergendo substrato e film in uno sviluppatore, la zona di film esposta al fascio 10829PTIT Notarbartolo & Gervasi S.p.A. energetico, o, alternativamente, quella non esposta, viene, rimossa, ottenendo un film che riproduce il modello, o il relativo negativo, tracciato nella citata maschera. La risoluzione di stampa ottenibile in procedimenti litografici è limitata dalla lunghezza d'onda delle particelle utilizzate per l'incisione del film, dalle proprietà del film stesso e dal processo di sviluppo. Ulteriori processi, quali la deposizione spazialmente controllata di altri materiali richiede un ulteriore passaggio indipendente ed inoltre complicati e costosi processi di allineamento di maschere e/o stampi. By immersing the substrate and film in a developer, the film area exposed to the beam 10829PTIT Notarbartolo & Gervasi S.p.A. energetic, or, alternatively, the one not exposed, is removed, obtaining a film that reproduces the model, or its negative, traced in the aforementioned mask. The printing resolution obtainable in lithographic processes is limited by the wavelength of the particles used for the engraving of the film, by the properties of the film itself and by the development process. Further processes, such as the spatially controlled deposition of other materials, require a further independent step and moreover complicated and expensive alignment processes of jigs and / or molds.
Altri metodi litografici noti comprendono l'uso diretto di fasci di ioni o di elettroni. Tali metodi permettono un elevata risoluzione spaziale (decine di nanometri) ma sono metodi seriali, ovvero i motivi vengono scritti uno ad uno in serie. Other known lithographic methods include the direct use of ion or electron beams. These methods allow a high spatial resolution (tens of nanometers) but they are serial methods, ie the motifs are written one by one in series.
Tali tecniche litografiche sono pertanto limitate dalla velocità di scansione del fascio di particelle, di conseguenza, sono tecniche poco adatte sia ad una lavorazione su larga scala che ad una produzione elevata. Such lithographic techniques are therefore limited by the scanning speed of the particle beam, consequently they are techniques not very suitable for both large-scale processing and high production.
Inoltre la deposizione successiva alla strutturazione richiede gli stessi passaggi successivi applicati nella foto-litografia. Furthermore, the deposition after the structuring requires the same subsequent steps applied in the photo-lithography.
Recentemente sono state sviluppate tecniche litografiche alternative che possiedono il requisito di essere parallele e, al tempo stesso, permettono di poter fabbricare dettagli di dimensioni sub-micrometriche e nanometriche su film in maniera semplice ed a basso costo. Recently, alternative lithographic techniques have been developed which possess the requisite of being parallel and, at the same time, allow to manufacture details of sub-micrometric and nanometric dimensions on film in a simple and low-cost way.
Un esempio è riportato nel brevetto statunitense US 5772905, il quale descrive e propone un metodo litografico coniugante le convenzionali tecnologie litografiche con il meno costoso metodo, già noto con risoluzioni dell’ordine del millimetro, di stampa a pressione (goffratura) realizzando stampe in scale nano-metriche o submicrometriche (nano-goffratura o nano-imprinting) di polimeri termoplastici. An example is reported in the United States patent US 5772905, which describes and proposes a lithographic method combining conventional lithographic technologies with the less expensive method, already known with resolutions of the order of a millimeter, of pressure printing (embossing) creating scale prints. nano-metric or submicrometric (nano-embossing or nano-imprinting) of thermoplastic polymers.
Il citato brevetto descrive un approccio litografico a basso costo ma ad elevata risoluzione, che abbandona l’uso di fasci energetici o fasci di particelle. The aforementioned patent describes a low-cost but high-resolution lithographic approach, which abandons the use of energy beams or particle beams.
La nanogoffratura prevede di porre uno stampo opportunamente sagomato sopra un film polimerico posto su un supporto rigido ed applicare una pressione, eventualmente accompagnata da un opportuno riscaldamento del supporto stesso. La stampa genera, sul film, una serie di rilievi e recessi, corrispondenti ai rispettivi recessi e rilievi del citato stampo. Nano-embossing involves placing a suitably shaped mold on top of a polymeric film placed on a rigid support and applying pressure, possibly accompanied by suitable heating of the support itself. The print generates, on the film, a series of reliefs and recesses, corresponding to the respective recesses and reliefs of the aforementioned mold.
Successivamente, le porzioni di film in corrispondenza dei recessi, vengono rimosse, ottenendo sul substrato un modello di film che rispecchia i recessi dello stampo; il film polimerico così stampato deve essere successivamente sviluppato, secondo tecniche note, per ottenere il prodotto desiderato. Subsequently, the portions of film in correspondence of the recesses are removed, obtaining on the substrate a film model that reflects the recesses of the mold; the polymeric film thus printed must be subsequently developed, according to known techniques, to obtain the desired product.
Il suddetto metodo è tuttavia limitato dalla modellatura del supporto e del film e/o dalla lavorazione del silicio che costituisce un materiale ampiamente utilizzato in queste applicazioni. The above method is however limited by the shaping of the support and the film and / or the processing of the silicon which is a material widely used in these applications.
Un altro processo di litografia non convenzionale riguarda il già menzionato BLC o Bagnamento Litograficamente Controllato, descritto ad esempio nel brevetto statunitense US20060271 17. Another unconventional lithography process concerns the aforementioned BLC or Lithographically Controlled Wetting, described for example in US patent US20060271 17.
Il processo descritto in tale brevetto statunitense si basa sul concetto di confinare una soluzione sotto le protuberanze di uno stampo posto alla distanza di alcuni nanometri da una superficie per effetto della forza capillare. The process described in this US patent is based on the concept of confining a solution under the protuberances of a mold placed at a distance of a few nanometers from a surface due to the effect of the capillary force.
Il BLC favorisce fenomeni di auto-organizzazione in spazi confinati delimitati dalle protuberanze dello stampo. Quando il solvente evapora, il materiale inizialmente disciolto nella soluzione si deposita in corrispondenza delle protuberanze originando le nano-strutture. Ottimizzando le condizioni è possibile stampare oggetti di dimensioni più piccole delle protuberanze stesse dello stampo. The BLC favors phenomena of self-organization in confined spaces delimited by the protuberances of the mold. When the solvent evaporates, the material initially dissolved in the solution is deposited in correspondence with the protuberances, giving rise to the nano-structures. By optimizing the conditions it is possible to print objects smaller than the protuberances of the mold themselves.
Utilizzando una soluzione corrosiva si scavano delle strutture anziché depositare del nuovo materiale. Using a corrosive solution, structures are excavated instead of depositing new material.
Le strutture stampate hanno dimensioni ridotte (fino ad un fattore 20) rispetto alle dimensioni delle strutture dello stampo: è quindi possibile fabbricare nano-strutture partendo da stampi micro-strutturati. Attualmente un limite del BLC bagnamento litograficamente controllato è che tale processo, applicato sia per corrodere che depositare materiale ha bisogno di due diversi passaggi con il conseguente allineamento degli stampi rispetto alla prima applicazione del processo, risultando pertanto estremamente difficoltoso e limitando le applicazioni pratiche del processo stesso. The molded structures have reduced dimensions (up to a factor of 20) compared to the dimensions of the mold structures: it is therefore possible to manufacture nano-structures starting from micro-structured molds. Currently a limit of the lithographically controlled wetting BLC is that this process, applied both to corrode and deposit material, needs two different steps with the consequent alignment of the molds with respect to the first application of the process, thus resulting extremely difficult and limiting the practical applications of the process. same.
Invenzione Invention
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di ovviare ai citati inconvenienti della tecnica nota sopra evidenziati. The aim of the present invention is therefore to obviate the aforementioned drawbacks of the known art highlighted above.
In particolare, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per la realizzazione di superfici complesse in grado di contribuire alla fabbricazione di motivi strutturali attraverso la deposizione di nanostrutture di natura chimica diversa direttamente su un supporto e tramite in un unico passaggio. In particular, an object of the present invention is to provide a method for the production of complex surfaces capable of contributing to the fabrication of structural patterns through the deposition of nanostructures of different chemical nature directly on a support and through in a single step.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per la realizzazione di superfici complesse senza l'utilizzo di tecniche litografiche. Another object of the present invention is to provide a method for making complex surfaces without the use of lithographic techniques.
Un ulteriore scopo è quello di realizzare una superficie complessa ottenuta attraverso il metodo in oggetto. A further object is to provide a complex surface obtained by the method in question.
Le caratteristiche tecniche dell'invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano alcune forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui: The technical characteristics of the invention, according to the aforementioned purposes, are clearly verifiable from the content of the claims reported below, and the advantages thereof will become more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent some embodiments. purely illustrative and not limiting, in which:
- la figura 1 mostra in vista schematica le fasi operative del metodo in oggetto per la realizzazione di superfici complesse; Figure 1 shows a schematic view of the operating steps of the method in question for the production of complex surfaces;
- le figure da 2a a 2e mostrano alcuni esempi delle superfici complesse ottenibili attraverso il metodo della presente invenzione, in dettaglio: Fig. 2a canali di dimensioni variabili continui, Fig. 2b pattern logici (ovvero contenenti una informazione in codice binario), Fig. 2c cavità regolari, e le Fig. 2d e 2e illustranti due differenti logo; - Figures 2a to 2e show some examples of the complex surfaces obtainable through the method of the present invention, in detail: Fig. 2a channels of continuous variable dimensions, Fig. 2b logical patterns (ie containing information in binary code), Fig. 2c regular cavities, and Figs. 2d and 2e illustrating two different logos;
- la figura 3 e la figura 4 illustrano due diverse immagini al microscopio a forza atomica (AFM) di due superfici complesse, ciascuna ottenuta tramite il metodo in oggetto e utilizzando come esempio una soluzione di HF, S1O2, nano particelle di oro Au ed uno stampo formato da linee parallele distanti 1 ,5 pm. - figure 3 and figure 4 show two different atomic force microscope (AFM) images of two complex surfaces, each obtained by the method in question and using as an example a solution of HF, S1O2, nano particles of gold Au and one mold formed by parallel lines 1, 5 pm apart.
Descrizione dettagliata Detailed description
Conformemente ai disegni allegati, con particolare riferimento alla figura 1 con 1 viene indicata una superficie 0 supporto di un substrato S, con 2 un materiale da depositare sul substrato S, con 3 una soluzione corrosiva e con 4 uno stampo. In accordance with the accompanying drawings, with particular reference to Figure 1, 1 indicates a support surface 0 of a substrate S, 2 indicates a material to be deposited on the substrate S, 3 indicates a corrosive solution and 4 indicates a mold.
In particolare, nel seguito della presente trattazione, si farà esplicito riferimento, senza per questo perdere di generalità, ad un substrato S definito da un supporto 1 in materiale corrodibile, ad esempio ossido di silicio, ad un materiale 2, comprendente nano particelle di oro, e ad una soluzione corrosiva 3 comprendente una soluzione HF. In particular, in the following of the present discussion, explicit reference will be made, without thereby losing generality, to a substrate S defined by a support 1 made of corrodible material, for example silicon oxide, to a material 2, comprising nano particles of gold , and to a corrosive solution 3 comprising an HF solution.
I citati elementi substrato S, supporto 1 , materiale 2 e soluzione 3 possono in ogni caso essere definiti da una gamma di materiali differenti, sia di origine organica che inorganica, come ad esempio molecole biologiche (biopolimeri, copolimeri, proteine ecc.) silicio, titania e simili. The aforementioned substrate elements S, support 1, material 2 and solution 3 can in any case be defined by a range of different materials, both of organic and inorganic origin, such as biological molecules (biopolymers, copolymers, proteins, etc.) silicon, titania and the like.
Si farà inoltre riferimento a scale spaziali nanometriche essendo questo il campo di maggiore interesse nell’applicazione della metodologia descritta, la quale rimane tuttavia valida ed efficace anche per dimensioni superiori, ad esempio micrometriche. Reference will also be made to nanometric spatial scales as this is the field of greatest interest in the application of the methodology described, which however remains valid and effective even for larger dimensions, for example micrometric.
Nell’esempio puramente esemplificativo ma non esaustivo della figura 1, il supporto 1 del substrato S comprende un wafer di ossido di silicio termico (1 x 1cm<2>, spessore SÌO2 200nm) il quale viene, secondo il metodo in oggetto, accuratamente preventivamente lavato con isopropanolo ed etanolo, asciugato con azoto e sottoposto a trattamento plasma ad ossigeno per 15 minuti. In the purely exemplary but not exhaustive example of Figure 1, the support 1 of the substrate S comprises a thermal silicon oxide wafer (1 x 1cm <2>, thickness SIO2 200nm) which is, according to the method in question, carefully previously washed with isopropanol and ethanol, dried with nitrogen and subjected to oxygen plasma treatment for 15 minutes.
Una goccia di soluzione 3 corrosiva (acido fluoridrico 0.4%) viene quindi depositata sulla superficie piana del supporto 1 in contemporanea al deposito del materiale 2. Preferibilmente, secondo il presente metodo, il citato deposito del materiale 2 e della soluzione 3 sul supporto 1 avviene in una unica operazione o passaggio, con materiale 2 che si forma per reazione chimica durante il processo corrosivo. A drop of corrosive solution 3 (0.4% hydrofluoric acid) is then deposited on the flat surface of the support 1 simultaneously with the deposition of the material 2. Preferably, according to the present method, the aforementioned deposition of the material 2 and of the solution 3 on the support 1 takes place in a single operation or step, with material 2 which is formed by chemical reaction during the corrosive process.
Successivamente, uno stampo 4 elastomerico di polidimetilsilossano (PDMS) avente una topografia nota viene appoggiato sopra il supporto 1 a contatto con i citati materiale 2 e goccia di sostanza 3 in modo tale da guidare spazialmente, in modo controllato, la distribuzione del materiale 2 e della goccia della soluzione 3 sul supporto 1 medesimo. Subsequently, an elastomeric mold 4 of polydimethylsiloxane (PDMS) having a known topography is placed on the support 1 in contact with the aforementioned material 2 and drop of substance 3 in such a way as to spatially guide, in a controlled manner, the distribution of the material 2 and of the drop of solution 3 on the support 1 itself.
Una volta terminata, parzialmente oppure completamente, l’azione corrosiva della sostanza 3, lo stampo 4 viene rimosso, e la superficie complessa (indicata con 5 nella figura 1) così ottenuta viene lavata accuratamente in acqua ultrapura ed asciugata sotto azoto anidro. Once the corrosive action of the substance 3 is partially or completely finished, the mold 4 is removed, and the complex surface (indicated with 5 in Figure 1) thus obtained is carefully washed in ultrapure water and dried under anhydrous nitrogen.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2a - 2e, sono riportati alcuni esempi delle geometrie delle superfici complesse 5 che sono state ottenute con il metodo in oggetto, in particolare: canali di dimensioni variabili continui (fig.2aa), pattern logici (ovvero contenenti una informazione in codice binario) (fig.2b), cavità regolari (fig.2c) e geometrie più complesse come ad esempio la fabbricazione del logo CNR (fig.2d) o dell’Istituto per lo studio dei materiali nano strutturati (fig.2e). According to what is illustrated in figures 2a - 2e, some examples of the geometries of the complex surfaces 5 that have been obtained with the method in question are reported, in particular: channels of continuous variable dimensions (fig. 2aa), logical patterns (i.e. containing information in binary code) (fig.2b), regular cavities (fig.2c) and more complex geometries such as the fabrication of the CNR logo (fig.2d) or the Institute for the study of nano-structured materials (fig.2e) .
Secondo una variante del metodo in oggetto, effettuando un ulteriore trattamento corrosivo sul substrato S, (senza però che in questa fase venga utilizzato lo stampo 4), è inoltre possibile ottenere strutture di dimensioni ulteriormente ridotte. Nello specifico, è da evidenziare come la metodologia in oggetto sia stata provata con successo su ossido di silicio (applicazioni in micro e nano elettronica), vetro (applicazioni biologiche) e ossido di titanio (applicazioni in optoelettronica e fotocatalisi) utilizzando nano particelle di oro, cobalto/grafite, polistirene, politiofene e precursori di materiali ferromagnetici (Etericorona di Co/Cr). According to a variant of the method in question, by carrying out a further corrosive treatment on the substrate S, (without however using the mold 4 in this step), it is also possible to obtain structures of further reduced dimensions. Specifically, it should be noted that the methodology in question has been successfully tested on silicon oxide (applications in micro and nano electronics), glass (biological applications) and titanium oxide (applications in optoelectronics and photocatalysis) using gold nano particles. , cobalt / graphite, polystyrene, polythiophene and precursors of ferromagnetic materials (Etericorona di Co / Cr).
In particolare, è inoltre da evidenziare che se il materiale 2 è conduttore, ad esempio metallo, il metodo in oggetto viene vantaggiosamente impiegato per la fabbricazione di fili conduttori ed elettrodi composti da un supporto 1 sul quale è opportunamente disposto il materiale 2 conduttore; se il materiale 2 ha proprietà magnetiche (ovvero è paramagnetico o ferromagnetico) con il metodo in oggetto si è in grado di fabbricare elementi di memoria leggibile magneticamente, che per particolari materiali 2 dispersi, ad esempio ferromagnetici, possono essere di tipo riscrivibile; se il materiale 2 ha proprietà ottiche (per esempio ha proprietà di foto e/o elettro luminescenza) si è in grado di fabbricare elementi di memoria leggibili otticamente, che per particolari materiali 2, ad esempio interruttori ottici, possono essere di tipo riscrivibile. In particular, it should also be pointed out that if the material 2 is conductive, for example metal, the method in question is advantageously used for the manufacture of conductive wires and electrodes composed of a support 1 on which the conductive material 2 is suitably arranged; if the material 2 has magnetic properties (ie it is paramagnetic or ferromagnetic) with the method in question it is possible to manufacture magnetically readable memory elements, which for particular dispersed materials 2, for example ferromagnetic, can be of the rewritable type; if the material 2 has optical properties (for example it has photo and / or electro luminescence properties) it is possible to manufacture optically readable memory elements, which for particular materials 2, for example optical switches, can be of the rewritable type.
In sintesi, risulta pertanto definito un metodo per strutturare una superficie e contemporaneamente organizzare in maniera spazialmente controllata su scala submicrometrica e/o nanometrica un materiale 2 su detto supporto 1 in modo che le proprietà del materiale 2 originariamente disciolto in una soluzione corrosiva 3 combinate con la strutturazione del substrato S definiscano le caratteristiche della superficie complessa 5 come prodotto finale del metodo sopradescritto. In summary, a method is therefore defined for structuring a surface and at the same time organizing in a spatially controlled manner on a submicrometric and / or nanometric scale a material 2 on said support 1 so that the properties of the material 2 originally dissolved in a corrosive solution 3 combined with the structuring of the substrate S define the characteristics of the complex surface 5 as the final product of the method described above.
La superfìcie complessa 5 così ottenuta come distribuzione spazialmente controllata del materiale 2 sul supporto 1 , denominata anche "pattern" chimico, è utile in vari processi di fabbricazione, come ad esempio un substrato per la crescita differenziata di film sottili o una fase di un processo di fabbricazione; vantaggiosamente, tale metodo può essere impiegato anche con supporti 1 di natura organica, e/o inorganica e/o biologica per ottenere ad esempio diodi emettitori di luce, transistor ad effetto di campo, diodi ed altri dispositivi similari. The complex surface 5 thus obtained as a spatially controlled distribution of the material 2 on the support 1, also called a chemical "pattern", is useful in various manufacturing processes, such as for example a substrate for the differentiated growth of thin films or a step of a process manufacturing; advantageously, this method can also be used with supports 1 of an organic, and / or inorganic and / or biological nature to obtain, for example, light emitting diodes, field effect transistors, diodes and other similar devices.
Nel caso in cui il materiale 2 disperso sia semiconduttore, si potrà ottenere un elettrodo o anche un film o una pellicola sottile in cui il semiconduttore è elemento attivo. If the dispersed material 2 is semiconductor, it will be possible to obtain an electrode or even a film or a thin film in which the semiconductor is an active element.
Formano oggetto della presente invenzione anche un elettrodo, un elemento di memoria leggibile otticamente, riscrivibile o non riscrivibile, un elemento di memoria leggibile magneticamente, riscrivibile o non riscrivibile, ovvero in sintesi un pattern chimico spazialmente strutturato ottenuti con il sopradescritto metodo. The present invention also includes an electrode, an optically readable, rewritable or non-rewritable memory element, a magnetically readable, rewritable or non-rewritable memory element, or in synthesis a spatially structured chemical pattern obtained with the above-described method.
L’invenzione raggiunge gli scopi prefissati e, in particolare, tale metodo consente di fabbricare direttamente motivi su un supporto senza dover ricorrere a processi litografici. The invention achieves the intended purposes and, in particular, this method allows you to directly manufacture motifs on a support without having to resort to lithographic processes.
Il metodo come descritto è in grado di funzionare su scala micrometrica e nanometrica e rientra a pieno titolo nel settore delle nano-tecnologie. The method as described is able to work on a micrometric and nanometric scale and is fully part of the nano-technologies sector.
L’invenzione così concepita è suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti. The invention thus conceived is susceptible of evident industrial application; it can also be subject to numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; all the details can also be replaced by technically equivalent elements.
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT002295A ITMI20102295A1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED |
EP11193478A EP2466377A1 (en) | 2010-12-15 | 2011-12-14 | Method for the creation of complex structures on a micrometric or nanometric scale, and the complex structure thus obtained |
US13/327,102 US20120171431A1 (en) | 2010-12-15 | 2011-12-15 | Method for the creation of complex structures on a micrometric or nanometric scale, and the complex structure thus obtained |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT002295A ITMI20102295A1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITMI20102295A1 true ITMI20102295A1 (en) | 2012-06-16 |
Family
ID=43736950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT002295A ITMI20102295A1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120171431A1 (en) |
EP (1) | EP2466377A1 (en) |
IT (1) | ITMI20102295A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001020402A1 (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Fabrication of finely featured devices by liquid embossing |
US20040053009A1 (en) * | 2000-06-07 | 2004-03-18 | Ozin Geoffrey Alan | Method of self-assembly and optical applications of crystalline colloidal patterns on substrates |
WO2004025367A2 (en) * | 2002-09-16 | 2004-03-25 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Method for manufacturing and controlling structures and patterns of soluble and colloidal substances by printing on the micrometer and nanometer scale and with reduction of the dimensions of the stamp's features |
US20100294741A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Korea University Research And Business Foundation | Nano structure fabrication |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5772905A (en) | 1995-11-15 | 1998-06-30 | Regents Of The University Of Minnesota | Nanoimprint lithography |
-
2010
- 2010-12-15 IT IT002295A patent/ITMI20102295A1/en unknown
-
2011
- 2011-12-14 EP EP11193478A patent/EP2466377A1/en not_active Withdrawn
- 2011-12-15 US US13/327,102 patent/US20120171431A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001020402A1 (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Fabrication of finely featured devices by liquid embossing |
US20040053009A1 (en) * | 2000-06-07 | 2004-03-18 | Ozin Geoffrey Alan | Method of self-assembly and optical applications of crystalline colloidal patterns on substrates |
WO2004025367A2 (en) * | 2002-09-16 | 2004-03-25 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Method for manufacturing and controlling structures and patterns of soluble and colloidal substances by printing on the micrometer and nanometer scale and with reduction of the dimensions of the stamp's features |
US20100294741A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Korea University Research And Business Foundation | Nano structure fabrication |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CHOU STEPHEN Y ET AL: "Lithographically induced self-construction of polymer microstructures for resistless patterning", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 75, no. 7, 16 August 1999 (1999-08-16), pages 1004 - 1006, XP012024567, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.124579 * |
KENIS P J A ET AL: "Microfabrication insid capillaries using multiphase laminar flow patterning", SCIENCE, AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE, WASHINGTON, DC; US, vol. 285, 2 July 1999 (1999-07-02), pages 83 - 85, XP002975775, ISSN: 0036-8075, DOI: 10.1126/SCIENCE.285.5424.83 * |
XIA Y ET AL: "SOFT LITHOGRAPHY", ANGEWANDTE CHEMIE. INTERNATIONAL EDITION, WILEY VCH VERLAG, WEINHEIM, vol. 37, 1 January 1998 (1998-01-01), pages 551 - 575, XP000985399, ISSN: 1433-7851, DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19980316)37:5<,550::AID-ANIE550>,3.0. CO,2-G * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2466377A1 (en) | 2012-06-20 |
US20120171431A1 (en) | 2012-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Goh et al. | Nanostructuring titania by embossing with polymer molds made from anodic alumina templates | |
KR100674157B1 (en) | Nanoimprint lithograph for fabricating nanoadhesive | |
JP4986137B2 (en) | Method for producing mold for optical element or nanostructure having nanostructure | |
Zhou | Nanoimprint lithography: an enabling process for nanofabrication | |
KR20080038385A (en) | Porous polymer membrane, method for producing same, and method for manufacturing stamper used for production of same | |
KR100693992B1 (en) | Nickel stamp structure for providing easy formation of self-assembled monolayer as anti-stiction layer, and manufacturing method thereof | |
Wu et al. | Nanoimprint lithography-the past, the present and the future | |
CN101603177A (en) | A kind of method for micro-processing patterned surface based on super parent-superhydrophobic characteristic template | |
JP2010074163A (en) | Method of manufacturing mold for nano imprint, and pattern forming method using mold for nano imprint | |
TW201513183A (en) | Method for making metal grating | |
KR100842931B1 (en) | Fabricating method of roll stamp using imprint lithography | |
Sun et al. | A low-cost method of fabricating hybrid micro-nano fluidic chip by double-layer PDMS mold and UV–thermal nanoimprinting | |
KR101049220B1 (en) | Manufacturing method of stamp for imprint lithography | |
KR100884811B1 (en) | Fabricating method of stamp for large area using imprint lithography | |
KR101448870B1 (en) | Method for fabricating nano/micro hybrid structure | |
KR100881233B1 (en) | Stamp for imprint lithography and imprint lithography method using thereof | |
ITMI20102295A1 (en) | METHOD FOR THE REALIZATION OF COMPLEX STRUCTURES ON MICROMETRIC OR NANOMETRIC STAIRS, AND COMPLEX STRUCTURE SO OBTAINED | |
US20090080323A1 (en) | Device and Method for Obtaining a Substrate Structured on Micrometric or Nanometric Scale | |
KR100724598B1 (en) | Method for manufacturing nano-scale imprinting stamp using thermoplastic polymer film | |
Lee et al. | UV nano embossing for polymer nano structures with non-transparent mold insert | |
KR20140067503A (en) | Self-recoverable nano-pattern structure comprising shape memory polymer and preparation method thereof | |
Ma et al. | Nanofabrication of nanostructure lattices: from high-quality large patterns to precise hybrid units | |
KR20110070026A (en) | Method for fabricating etch pits of electrochemical etching | |
JP2012048030A (en) | Method for forming substrate | |
Kolli et al. | Patterning of polymer arrays with enhanced aspect-ratio using hybrid substrate conformal imprint lithography |